C++消息隊(duì)列(定義,結(jié)構(gòu),如何創(chuàng)建,發(fā)送與接收)
一、定義
1、消息隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的隊(duì)列型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是系統(tǒng)內(nèi)核中的一個(gè)內(nèi)部鏈表。消息被順序插入隊(duì)列中，其中發(fā)送進(jìn)程將消息添加到隊(duì)列末尾，接受進(jìn)程從隊(duì)列頭讀取消息。
2、多個(gè)進(jìn)程可同時(shí)向一個(gè)消息隊(duì)列發(fā)送消息，也可以同時(shí)從一個(gè)消息隊(duì)列中接收消息。發(fā)送進(jìn)程把消息發(fā)送到隊(duì)列尾部，接受進(jìn)程從消息隊(duì)列頭部讀取消息，消息一旦被讀出就從隊(duì)列中刪除。
二、結(jié)構(gòu)
1、消息隊(duì)列中消息本身由消息類型和消息數(shù)據(jù)組成，通常使用如下結(jié)構(gòu)：
struct msgbuf
{
long mtype;
char mtext[1];
}1）mtype指定了消息類型，為正整數(shù)。
引入消息類型之后，消息隊(duì)列在邏輯上由一個(gè)消息鏈表轉(zhuǎn)化為多個(gè)消息鏈表。發(fā)送進(jìn)程仍然無(wú)條件把消息寫入隊(duì)列的尾部，但接收進(jìn)程卻可以有選擇地讀取某個(gè)特定類型的消息中最接近隊(duì)列頭的一個(gè)，即使該消息不在隊(duì)列頭。相應(yīng)消息一旦被讀取，就從隊(duì)列中刪除，其它消息維持不變。
2）成員mtext指定了消息的數(shù)據(jù)。我們可以定義任意的數(shù)據(jù)類型甚至包括結(jié)構(gòu)來(lái)描述消息數(shù)據(jù)。
例1 ：定義消息結(jié)構(gòu)，它的消息數(shù)據(jù)是一個(gè)整型數(shù)據(jù)。
struct msgbuf
{
long mtype;
int ntext;
};例2：定義消息結(jié)構(gòu)，它的消息數(shù)據(jù)是一個(gè)字符數(shù)組和一個(gè)整型數(shù)據(jù)。
struct msgbuf
{
long mtype;
char ctext[100];
int ntext;
};例3：定義消息結(jié)構(gòu)，它的消息數(shù)據(jù)是一個(gè)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由一個(gè)字符數(shù)組和一個(gè)整型數(shù)據(jù)組成。
struct msgtext
{
char ctext[200];
int ntext;
}
struct msgbuf
{
long mtype;
struct msgtext stext;
};三、消息隊(duì)列的創(chuàng)建
1、在UNIX中，采用函數(shù)msgget創(chuàng)建消息隊(duì)列，原型：
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgget(key_t key, int msgflg);
函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的消息隊(duì)列，或訪問(wèn)一個(gè)已經(jīng)存在的消息隊(duì)列。
1）參數(shù)key是消息隊(duì)列的關(guān)鍵字。
注：當(dāng)參數(shù)key取值IPC_PRIVATE時(shí)，函數(shù)創(chuàng)建關(guān)鍵字為0的消息隊(duì)列。在UNIX內(nèi)核中雖然要求消息隊(duì)列關(guān)鍵字唯一，但也可以創(chuàng)建多個(gè)關(guān)鍵字為0的消息隊(duì)列。
2）參數(shù)msgflg的低9位指定隊(duì)列的屬主、屬組和其他用戶的訪問(wèn)權(quán)限，其它位指定消息隊(duì)列的創(chuàng)建方式。
創(chuàng)建方式參數(shù)：
- IPC_CREAT：創(chuàng)建，如存在則打開(kāi)；
- IPC_EXCL：與IPC_CREAT使用，單獨(dú)使用無(wú)意義。創(chuàng)建時(shí)，如存在則失敗。
例1：創(chuàng)建關(guān)鍵字為0x1234，訪問(wèn)權(quán)限為0666的消息隊(duì)列，如隊(duì)列已存在返回其標(biāo)識(shí)號(hào)。
int msgid; msgid = msgget(0x1234, 0666|IPC_CREAT);
例2：創(chuàng)建關(guān)鍵字為0x1234，訪問(wèn)權(quán)限為0666的消息隊(duì)列，如隊(duì)列已存在則報(bào)錯(cuò)。
int msgid; msgid = msgget(0x1234, 0666|IPC_CREAT|IPC_EXCL);
四、消息隊(duì)列的發(fā)送與接收
類似于底層文件編程的函數(shù)read和write，函數(shù)msgsnd應(yīng)用于消息隊(duì)列的發(fā)送，函數(shù)msgrcv用于消息隊(duì)列的接收。
1、在UNIX中函數(shù)msgsnd向消息隊(duì)列發(fā)送消息，原型：
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgsnd(int msqid, void *msgp, int msgsz, int msgflg);
1）函數(shù)msgsnd向隊(duì)列消息msgid發(fā)送消息，相關(guān)參數(shù)的含義：
- msgid：指定發(fā)送消息隊(duì)列的標(biāo)識(shí)號(hào)；
- msgp：指向存儲(chǔ)待發(fā)送消息內(nèi)容的內(nèi)存地址，用戶可設(shè)計(jì)自己的消息結(jié)構(gòu)；
- msgsz：指定長(zhǎng)度，僅記載數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，不包括消息類型部分，且必須大于0；
- msgflg：控制消息發(fā)送的方式，有阻塞和非阻塞（IPC_NOWAIT）兩種方式。
2)導(dǎo)致msgsnd函數(shù)阻塞的原因：
- 消息隊(duì)列滿：阻塞條件為msg_cbytes + msgsz > msg_qbytes；
- (msg_cbytes：消息隊(duì)列中已使用字節(jié)數(shù)；
- msg_qbytes：消息隊(duì)列中可以容納的最大字節(jié)數(shù)；)
- 消息總數(shù)滿：系統(tǒng)中所有消息隊(duì)列記載的消息總數(shù)已達(dá)到系統(tǒng)上限值。
3）以阻塞方式向阻塞隊(duì)列（關(guān)鍵字為KEY）中寫入字符串“Helo UNIX！”，消息類型為TYPE。
全部過(guò)程分為5步：
第一步：定義消息結(jié)構(gòu)
struct msgbuf{
long mtype;
char ctext[100];
} 第二步：打開(kāi)消息隊(duì)列
int msgid; msgid = msgget(KEY, 0666|IPC_CREAT); if(msgid < 0) //打開(kāi)或創(chuàng)建消息失??；
第三步：組裝消息，設(shè)置消息類型和拷貝消息數(shù)據(jù)
struct msgbuf buf; buf.mtype = 100; strcpy(buf.ctext, “HELLO UNIX!”);
第四步：發(fā)送消息
int ret; ret = msgsnd(msgid, &buf, strlen(buf.ctext), 0);
第五步：發(fā)送判斷
if(ret == -1)
{
if(errno == EINTR) //信號(hào)中斷，重新發(fā)送；
else //系統(tǒng)錯(cuò)誤
}進(jìn)程在發(fā)送消息過(guò)程中如果接收到信號(hào)，將中止消息發(fā)送并返回EINTR錯(cuò)誤，此時(shí)重新發(fā)送即可。
2、實(shí)例：循環(huán)讀取鍵盤輸入，并將輸入的字符串寫入到消息隊(duì)列（關(guān)鍵字為0x1234）。
#include <sys/msg.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/errno.h>
#include<string.h>
extern int errno;
struct mymsgbuf{
long mtype;
char ctext[100];
};
int main(){
struct mymsgbuf buf;
int msgid;
if((msgid = msgget(0x1234, 0666|IPC_CREAT)) < 0)
{
fprintf(stderr, "open msg %x failed.\n", 0x1234);
return;
}
while(strncmp(buf.ctext, "exit", 4))
{
memset(&buf, 0, sizeof(buf));
fgets(buf.ctext, sizeof(buf.ctext), stdin);
buf.mtype = getpid();
while((msgsnd(msgid, &buf, strlen(buf.ctext),0)) < 0)
{
if(errno == EINTR)
continue;
return;
}
}
return 0;
}3、在UNIX中函數(shù)msgrcv從消息隊(duì)列中接收消息，原型：
#include <sys/types> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgrcv(int msgid, void *msgp, int msgsz, long msgtyp, int msgflg);
1）函數(shù)msgrcv從消息隊(duì)列msgid中讀取一條消息，參數(shù)含義：
- msgid：消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)號(hào)；
- msgp：指向接收消息的內(nèi)存緩沖區(qū)；
- msgsz：指定該緩沖區(qū)的最大容量，不包括消息類型占用的部分；
- msgtyp：指定讀取消息的類型；
( 0：讀取消息隊(duì)列中第一個(gè)消息；
- 正整數(shù)：讀取消息隊(duì)列中第一個(gè)類型為msgtyp的消息；
- 負(fù)整數(shù)：讀取消息隊(duì)列中第一個(gè)類型小于或等于msgtyp的絕對(duì)值的消息。)
- msgflg：指定了消息的接收方式
- (IPC_NOWAIT：非阻塞方式讀取信息；
- MSG_NOERROR：截?cái)嘧x取消息。)
2）以阻塞方式從消息隊(duì)列(關(guān)鍵字為KEY)接收消息，接收消息類型為TYPE。
第一步：定義消息結(jié)構(gòu)
一般要求與發(fā)送消息程序中定義結(jié)構(gòu)一致
第二步：打開(kāi)（創(chuàng)建）消息隊(duì)列
int msgid; msgid = msgget(KEY, 0666|IPC_CREAT);
第三步：準(zhǔn)備接收消息緩沖區(qū)
struct msgbuf buf; memset(buf, 0, sizeof(buf));
第四步：接收消息
int ret; ret = msgrcv(msgid, &buf, sizeof(buf.ctext), TYPE, 0);
第五步：接收判斷
if(ret == -1)
{
if(errno == EINTR) //信號(hào)中斷，重新接收；
else //系統(tǒng)錯(cuò)誤
}4、實(shí)例：以阻塞方式不斷從消息隊(duì)列（關(guān)鍵字為0x1234）中讀取消息，并打印接收到的消息類型、長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)等，當(dāng)接收到內(nèi)容為“exit”的消息時(shí)程序結(jié)束。
#include <sys/msg.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/errno.h>
extern int errno;
struct mymsgbuf{
long mtype;
char ctext[100];
};
int main(){
struct mymsgbuf buf;
int msgid;
int ret;
if((msgid = msgget(0x1234, 0666|IPC_CREAT)) < 0) {
fprintf(stderr, "open msg %X failed.\n", 0x1234);
return;
}
while(strncmp(buf.ctext, "exit", 4))
{
memset(&buf, 0, sizeof(buf));
while((ret = msgrcv(msgid, &buf, sizeof(buf.ctext), buf.mtype, 0)) < 0)
{
if(errno == EINTR)
continue;
return;
}
fprintf(stderr,"Msg:Type=%d,Len=%d,Text:%s",buf.mtype,ret, buf.ctext);
}
return 0;
}綜合以上兩個(gè)實(shí)例：
五、小結(jié)
- 1、采用消息隊(duì)列通信比采用管道通信具有更多的靈活性，通信的進(jìn)程不但沒(méi)有血緣上的要求，也不需要進(jìn)行同步處理。
- 2、消息隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的隊(duì)列型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
- 3、消息隊(duì)列將輸出的信息進(jìn)行了打包處理，可以保證以消息為單位進(jìn)行接收；
- 4、消息隊(duì)列對(duì)信息進(jìn)行分類服務(wù)，根據(jù)消息的類別進(jìn)行分別處理。
- 5、提供消息數(shù)據(jù)自動(dòng)拆分功能，同時(shí)不能接受兩次發(fā)送的消息。
- 6、消息隊(duì)列提供了不完全隨機(jī)讀取的服務(wù)。
- 7、消息隊(duì)列提供了完全異步的讀寫服務(wù)。
到此這篇關(guān)于C++消息隊(duì)列(定義,結(jié)構(gòu),如何創(chuàng)建,發(fā)送與接收)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++消息隊(duì)列內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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